---

Воспоминания укротителя компьютеров

В 1950-е годы появилась на свет новая наука и новое ремесло – программирование компьютеров. Компьютеры в СССР тогда назывались «электронными вычислительными машинами», что было правильно, но длинно. Поэтому прижилась аббревиатура ЭВМ.

Укрощать эти самые электронные вычислительные машины я начал ещё, обучаясь в институте. Так получилось случайно и осталось на всю жизнь. Любовь? Любовь!

Уже в самом начале этой любви к считающим агрегатам мне пришлось столкнуться с перфокартами. Они были тогда главным способом хранения информации. Как кульманы символизировали труд советских инженеров, так перфокарты и перфоленты стали символом научно-технического прогресса. Их любили изображать на разного рода советских плакатах, зовущих к прекрасному будущему. Обычно учёный вглядывался в светлые дали через отверстия в бумажных носителях информации.

Светлые дали приблизились стремительно, и более всего эта стремительность сказывалась на смене тех самых носителей информации. Этот процесс происходил прямо на глазах и был обусловлен двумя взаимосвязанными причинами. Все виды информации стали цифровыми: тексты, изображения, звук, видео. Компьютеры стали «всеядными». Появилась возможность обработки любого вида информации, а значит, количество данных резко возросло. Не менее быстро выросло и количество программного кода, главного наполнения компьютерных мозгов. Информации, которую следовало хранить, стало очень много. Это – с одной стороны.

С другой же стороны, размер носителей данных с течением времени стремительно уменьшался. Появлялись новые технологии хранения информации и новые устройства, позволявшие хранить больше информации в меньшем объёме. Перфокарты и перфоленты, которые – а Вы знали об этом? – появились ещё в 18 веке, сменили магнитные ленты и магнитные диски. В 1970-е годы появились персональные компьютеры, и информацию стали записывать на новые носители: дискеты, жёсткие диски, кассетные магнитофоны, компакт-диски и, наконец, на DVD-диски. Следующий переход на новую компьютерную медиа-среду произошёл в 1990-х годах, когда появились флэш-накопители или попросту флэшки, а чуть позже карты памяти для мобильных телефонов. Важная информация буквально стала помещаться в кармане. Дошло до того, что сейчас хранилище информации такого объёма, о котором всего пятьдесят лет назад профессионалы-компьютерщики могли только мечтать, можно разместить воистину на кончике пальца.

И это не предел. В настоящее время опережающими темпами развивается хранение данных на так называемых облачных серверах. Этот способ хранения информации пока что оказывается и самым быстрым, и самым надёжным.

Как родились перфокарты

В 18-м веке хайтеком было производство ткани. Прикрыть мёрзнущее тельце – главная потребность человека. Это ещё Абрахам Маслоу утверждал.

Ткань – одно из древнейших изобретений человечества. Как известно, ткань образуется путём переплетения продольных нитей, которые называются основой, с нитью поперечной, которая называется утком. Уточная нить наматывается на катушку, размещаемую в специальном устройстве, челноке. В процессе ткачества определённые нити основы поднимаются с помощью рычагов, и челнок, проскальзывая между этими нитями, протягивает между ними нить утка. Таким образом происходит переплетение нитей, в результате чего образуется тканное полотно. Порядок переплетения нитей определяет прочность полотна. А ещё, изменяя порядок переплетения нитей можно создавать на поверхности ткани самые разнообразные узоры. Особенно красивы эти узоры на тонких шёлковых тканях. Не удивительно, что первые эксперименты по созданию ткацких станков, которые могли бы изготавливать узорчатые ткани, начались в центре французского шелкоткачества, городе Лионе. В результате этих экспериментов появился автоматический жаккардов ткацкий станок. Выпускаемая на таких станках ткань с узорчатым переплетением стала называться жаккардовой.  И станок, и вырабатываемая им ткань назывались по имени французского ткача Жозефа-Марии Жаккара (Joseph-Marie Jacqard).

В жаккардовых станках порядок подъёма нитей основы при каждом проходе челнока с утком определялся расположением отверстий на специальной металлической пластине. Есть отверстие – рычаг, попав в него, поднимает соответствующую нить. После прохода челнока специальное устройство перемещало цепочку связанных дощечек, и под считывающие рычаги попадала новая пластина уже с другой последовательностью отверстий, программирующей поднятие нитей основы для следующего прохода челнока.

Конструкция Жаккара обеспечивала возможность создания самых хитрых узоров на ткани. Например, Жаккар запрограммировал ткацкий станок так, что тот сплёл шёлковое полотно с портретом изобретателя! Причём сплёл сам, без участия человека.

Таким образом, первыми перфокартами стали металлические пластинки на ткацком станке Жаккара, а цепочку этих связанных друг с другом перфокарт мы можем с полным основанием называть перфолентой. Хотя сейчас, пожалуй, только ветераны, работавшие на старых компьютерах пятьдесят-шестьдесят лет назад, знают, что такое перфокарта и, тем более, перфолента.

Ада показала, как надо

Первой применила перфокарты для организации не производственного, но вычислительного процесса знаменитая Ада Лавлейс. Она написала первую программу для механической вычислительной машины, изобретённой Чарльзом Бэббиджем в 1843 году, и стала, таким образом, первой в мире программисткой.

С точки зрения конструктора Чарльза Бэббиджа и программистки Ады Лавлейс в вычислительной машине было две главные части. В одной, которую они называли хранилищем, размещались обрабатываемые данные. В другой части по заранее заданной программе производились арифметические и логические операции. Расчёты производились узлом, содержащим множество вращающихся зубчатых колёс, который за это назвали мельницей. Современные специалисты узнают в хранилище оперативное запоминающее устройство, а в мельнице – процессор. В принципе за 150 лет ничего не изменилось!

С точки зрения Ады Лавлейс агрегат для обработки чисел мало отличался от ткацких станков Жаккара. В своей записке о работе и программировании механической вычислительной машины она написала, что аналитическая машина плетет алгебраические узоры подобно Жаккардовому ткацкому станку, который плетёт цветы и листья.

В упомянутой записке Ада Лавлейс объяснила принципы управления созданной ими аналитической машиной с помощью перфокарт, при этом отметив разницу между ними. Одни карточки задавали последовательность операций, а другие – значения обрабатываемых чисел. Поэтому она предложила сделать разными размеры управляющих перфокарт и перфокарт, содержащих данные.

Явление картона

Инженер Герман Холлерит придумал использовать перфокарты для сбора, сохранения и обработки данных во время переписи населения США, которая производилась в 1890 году. Он же придумал специальные машины для обработки и представления в виде распечаток информации, хранимой на перфокартах. Эти машины назывались табуляторами, поскольку представляли обработанные данные в виде таблиц. Так появилась возможность производить обработку больших массивов информации. А информации, в самом деле, было много. По данным переписи в США в 1890 году проживало 62 947 714 человека. Применение перфокарт и табуляторов позволило сократить время обработки результатов переписи в восемь раз, и через год статистическим органам страны были представлены исчерпывающие результаты.

Герман Холлерит организовал компанию по производству табуляторов для проведения расчётов в самых различных областях. В 1924 году эта компания была переименована в IBM. Эти волшебные три буквы сейчас известны всем. Компания IBM – один из ведущих производителей больших и даже сверхбольших компьютеров.

Именно с подачи Германа Холлерита перфокарты стали картонными и приобрели тот размер, к которому привыкли программисты моего поколения, а именно, 187 × 82 мм (7⅜ × 3¾ дюйма). Толщина перфокарты составляла 0.18 мм. На одной перфокарте было 12 строк и 80 колонок. Этот формат для перфокарт был введен в 1928 году компанией IBM.

Информация кодировалась пробивкой в одной из позиций. Машина считывала такую пробивку, как 1. Отсутствие пробивки воспринималось, как 0. Помнится, что некоторые виртуозы помнили кодировки всех символов и могли считать информацию, записанную на карте. Но ведь не всем же быть виртуозами! Поэтому позднее для упрощения работы сверху карты начали распечатывать символы, зашифрованные в двоичной системе.

Одна колонка позволяла записать код одного алфавитно-цифрового символа. Следовательно, на одной перфокарте можно было хранить всего 80 символов информации. Некоторое время об этом напоминало ограничением длины строки восьмьюдесятью символами в отдельных компьютерных программах. Но эти программы уже ушли в небытие. Кто-то из мастодонтов, пожалуй, вспомнит операционную систему DOS, в которой длину строк старались не делать больше 80 символов. Иначе строка не помещалась на экране, длина которого была 80 символов. 

80 символов – это всего 80 байт. Поэтому для хранения возрастающего объёма данных и программ стало требоваться множество карт. Например, при создании атомной бомбы в США (проект «Манхеттен») было проделано множество расчётов. В музее Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, хранится фотография, изображающая гору из 62500 перфокарт, использовавшихся при этих расчётах. Гора эта – в половину человеческого роста, что подчёркивает стоящая рядом девушка. На фотографии, кстати, изображён и табулятор, необходимые расчёты выполнявший. Впечатляет? Впечатляет!

Между тем, вся эта гора перфокарт сохраняет всего-навсего 4.5 мегабайта информации. Иной раз фотография, которую делает наш телефон, имеет больший объём.

Обычно перфокарты поставлялись в коробках по 2000 перфокарт в каждой. Простая арифметика позволяет вычислить информационный объём одной такой коробки, 160 кбайт. Можно также прикинуть, на сколько потянул бы помещённый на перфокарты гигабайт информации. Мы ведь сейчас избалованы, привыкли измерять информацию не в байтах и даже не в мегабайтах, а только в гигабайтах. Так вот, один гигабайт весил бы приблизительно 22 тонны!

Лично я столкнулся с весом информации, записанной на перфокарты, когда делал расчёты к дипломному проекту в конце обучения в институте. Фактически результаты этих расчётов и были результатами моего маленького научного исследования. Так что количество «выходов на машину», как тогда говорили, имело существенное значение. Один выход можно было сделать за день. Если повезёт, два. Три, если было знакомство.

У меня были знакомства в трех институтах в разных концах Москвы и, соответственно, четыре колоды перфокарт. Одна колода была запасная.

Я носил эти четыре колоды в толстом кожаном портфеле. Ездил из института в институт, получал распечатки, вносил изменения во все четыре колоды и снова отправлялся в путь, к другой машине. От интеллигентного портфеля на руках были мозоли, словно от штанги.

Однажды, знакомая девушка, ощупав мою ладонь, спросила:

– Ты что, на турнике подтягиваешься?

– Нет, диплом делаю – честно ответил я.

Уход со сцены

Вообще-то, если вдуматься, запись информации на перфокарту уменьшает общий вес носителя. Парадоксально, не правда ли?

Тут припоминается один анекдот из уже легендарных времён первых космических полётов. Среди разработчиков был один, на которого возложили задачу заботиться об уменьшении общего веса космического корабля. Товарищ работал систематически: составил список всего, что должно полететь в космос, шёл по этому списку пункт за пунктом и приставал к разработчикам с требованием как можно более уменьшить вес детали, за которую они несли ответственность.

Дойдя до пункта «Управляющее программное обеспечение», он стал надоедать программистам с вопросом сколько весит это ваше управляющее ПО? Те отвечали: нисколько оно не весит. Ибо не тело, а дух оно есть. Упёртый инженер не верил в духовное. Однажды он пришёл к ответственному за разработку программного обеспечения, положил на стол колоду перфокарт и как ответственный ответственному предъявил претензию. «Вот оно, ваше программное обеспечение!» – драматически воскликнул он. – «И у него есть вес!» На эту предъяву он получил потрясающий и абсолютно верный ответ. «Видите в картах дырки? Так вот они и есть программное обеспечение».

Но уже в начале 1980-х годов объёмы перерабатываемой информации стали такими, что перфокарты уже просто физически не могли обслужить эти потоки. Одна перфокарта хранила слишком мало информации. Перфокарты, к тому же, были ненадежны, ведь они изготовлялись из бумаги. Мало того, что при этом они занимали слишком много места, но хранение их тоже было ненадёжно. Достаточно вытащить из толстой колоды одну карту, чтобы вся колода стала негодной к использованию. Типичнейшее вредительство! А представляете трагедию, когда колода случайно рассыпалась по полу?

Перфокартам на смену стали приходить магнитные ленты и магнитные диски, более быстрые и более надёжные носители. Хотя размерами они были с большой холодильник, но конструкторы стали работать над уменьшением их габаритов и повышение ёмкости собственно магнитных носителей. 

В те же годы начал развиваться Интернет, и компьютеры, вне зависимости от производителя и от конструкции начали «переговариваться» друг с другом. Я помню, как в конце 1970-х годов в научных и научно-технических кругах Москвы всерьёз обсуждалась идея о покупке в США огромного суперкомпьютера, едва ли не «Cray», к которому предполагалось присоединить в качестве терминалов ЭВМ многих ведущих московских ВУЗов и научно-исследовательских институтов. Суперкомпьютер собирались купить, обходя запреты на продажу СССР такого оборудования под видом технического обеспечения «Олимпиады-80»

Насколько я понимаю, желаемая многими покупка суперкомпьютера не состоялась. И, может быть, к лучшему. Потому что в те же 1980-е годы появились персональные компьютеры. «Персоналки» изначально не были рассчитаны на громоздкие устройства ввода-вывода. В 1982 году фирма «Commodore» снабдила свой компьютер C64 не дорогим и достаточно надёжным магнитофоном Grundig CR100a для записи и воспроизведения цифровых данных на обычных компакт-кассетах, которые до этого использовали только для записи звука. А к середине 1980-х годов магнитофонные кассеты окончательно были заменены на дискеты. Те дискеты сейчас уже не используются, днём с огнём их не отыскать. Но эволюция магнитных носителей персональных компьютеров – это совсем другая история.

С точки зрения пользователей ЭВМ произошла почти мгновенная смена медиа. Перфокарты, которые до недавнего времени являлись дефицитом (а что в советской стране не было дефицитом?) вдруг стали никому не нужны. Их и раньше часто использовали не по назначению, например, в качестве книжных закладок. Теперь же гибким и хорошо складывающимся картонкам единообразного размера стали искать и другие применения.

Кто ищет, тот найдёт. Любители оригами научились складывать из них стаканчики, пепельницы, и даже пытались делать красивые (?) пояса. Кто-то делал из чистых перфокарт заготовки для игральных карт, и даже сам их разрисовывал шариковой ручкой или же тушью. Кто-то развлекался сам и развлекал детишек, клея из перфокарт картонные домики. 

Перфокарты, потерявшие всякий смысл в 1980-е годы, стали заготовками для различных самодельных картотек. И не только картотек. Из одной перфокарты нарезали небольшие карточки для изучения слов иностранных языков. Тогда по странной причине в Советском Союзе все принялись изучать иностранные языки, в первую очередь, английский и иврит.

И вы знаете, это было одно из самых полезных применений старинного носителя информации, перфокарт!

---